ESA-Hera计划

任务概要

双小行星探索计划赫拉（Hera）是欧洲航天局（ESA）的探索计划，旨在与S型小行星迪迪莫斯（Didymos）及其卫星迪莫弗斯（Dimorphos）会合。

AIDA（小行星撞击与偏转评估）计划是欧洲航天局赫拉和美国宇航局（NASA）DART之间的国际合作行星防御计划。

DART于2021年11月24日发射，并于2022年9月26日世界时以约6公里/秒的速度撞击卫星迪莫弗斯。撞击过程由先前分离的子卫星拍摄，地面观测已确认，迪莫弗斯围绕迪迪莫斯的轨道周期显著缩短了大约32分钟。

赫拉于2024年10月7日发射，并将于2026年12月抵达，探索迪迪莫斯和迪莫弗斯两颗小行星。

特别是，我们将详细研究DART撞击造成的轨道和自转变化，以及撞击坑的形状和大小。此外，我们将在六个月的时间内详细研究目标小行星的物理属性和物质成分。

日本的热红外成像仪（TIRI）进行的热成像将对行星科学和行星防御做出重大贡献，尤其是在理解迪迪莫斯双小行星系统的物理属性和形成过程方面。

任务时间线

• 美国国家航空航天局（NASA）的DART（双小行星重定向测试）探测器于2021年11月24日发射，并于2022年9月26日23时15分世界时（9月27日8时14分日本标准时间）以大约6千米/秒的速度撞击了小行星迪迪莫斯（Didymos）的卫星迪莫弗斯（Dimorphos，直径约160米，公转周期约11.9小时）。

• 随DART搭载的立方体卫星（CubeSat）LICIACube以及地面观测对撞击时的现象和撞击后的轨道变化进行了研究，随后确认轨道周期缩短了大约32分钟。

• 欧洲航天局（ESA）的赫拉（Hera）探测器于2024年10月7日发射。2025年3月12日进行了火星引力助推，并利用搭载的三台相机——热红外相机（TIRI）、光学相机（AFC）和多色光谱相机（HyperScout-H）对火星及其卫星迪摩斯（Deimos）和福波斯（Phobos）进行了观测。

• 赫拉将于2026年12月与迪迪莫斯会合，并对DART撞击形成的撞击坑进行详细观测，对卫星轨道进行详细观测，并在大约6个月内对两颗小行星进行原位观测，观测高度从30千米到小于2千米。

• 此外，两颗立方体卫星朱万塔斯（Juventas）和米拉尼（Milani）也将进行近距离观测。

为什么它被命名为赫拉？

赫拉是希腊神话中婚姻女神的名字，由国际联合行星防御项目与美国宇航局（NASA）的DART任务合作命名。顺便提一下，在希腊神话中，据说银河系是由赫拉的乳汁形成的。

什么是行星防御？

迄今为止，已有超过27,000颗轨道接近地球的近地小行星被发现。这些近地小行星是地球生命和文明的潜在威胁，因为它们可能在未来与地球相撞。位于墨西哥尤卡坦半岛、直径达160公里的希克苏鲁伯陨石坑，被认为是6600万年前一颗直径约10公里的小行星撞击地球后留下的遗迹，这次撞击被认为是导致白垩纪末期大灭绝事件的可能原因，许多生物形式，包括恐龙，都在这次事件中灭绝。此外，它是地球上发现的第三大陨石撞击坑，这意味着在地球历史上，导致大灭绝的陨石撞击事件已经发生过多次。

较小的小行星数量更多，例如直径约50米的小行星，大约每100到1000年会撞击地球一次。1908年，在西伯利亚的通古斯，一颗直径60到100米的陨石在空中引发了一次大爆炸，爆炸摧毁了超过2000平方公里的泰加森林，面积几乎与东京相当。在规模稍小一些的事件中，2013年在俄罗斯车里雅宾斯克附近，一颗估计直径17米的陨石在穿过大气层时引发爆炸，导致约1500人受伤，约4500栋房屋受损。如果它击中一个大城市，后果将不堪设想。在小行星撞击可能导致巨大破坏的情况下，就像应对地震和海啸等自然灾害一样，需要采取防灾措施。当地基观测表明一颗小行星可能在100年内与地球相撞时，可以通过改变小行星的轨道来避免撞击，从而消除威胁和可能的损害。行星防御是一项利用行星科学知识和空间工程技术来防止此类威胁和可能损害的空间灾害预防活动。

据我们目前所知，未来100年内可能撞击地球的唯一物体是直径小于100米的小物体，因此，一个几米大小的撞击器可以通过高速撞击小行星，稍微改变其轨道。即使轨道只有微小的变化，如果能够将与地球的撞击推迟数万年，也可以消除迫在眉睫的威胁。然而，由于要可靠地发射一个物体去撞击直径小于100米的天体并非易事，因此需要进行技术演示。撞击引起的轨道变化量取决于小行星的密度和硬度，但人们对小行星的这些特性了解甚少。

赫拉的目标

将对不同大小的小行星进行比较，包括直径约780米的双小行星迪迪莫斯（Didymos）及其卫星迪莫弗斯（Dimorphos，直径约160米），以及隼鸟2号探测器访问过的C型小行星龙宫（Ryugu）、美国宇航局奥西里斯-雷克斯（Osiris-Rex）探测器访问过的B型小行星贝努（Bennu）和S型小行星迪迪莫斯，首次确认小行星因尺寸和光谱类型差异而产生的物理性质差异。

还期待在双小行星的动力学演化特征以及小型小行星碰撞现象的理解方面取得新进展，这些成果有望为行星形成和演化之谜提供线索。

欧洲航天局（ESA）将主要实施的新技术包括利用立方体卫星（CubeSats）进行小型化和自主通信链路观测，以及考虑采用热红外成像进行自主光学图像导航。

TIRI（热红外成像仪）

什么是热成像？

对天体的热成像可以提供有关其表面物理条件的信息。

例如，如果已知原始天体的表面物理状态（例如，孔隙度），那么就有可能阐明在天体撞击时的强度、撞击传播以及破坏现象。

隼鸟2号（Hayabusa2）搭载的热红外相机TIR的观测非常有助于通过拍摄全球热图像以获取日常温度变化来选择着陆点。在热惯性图中，我们发现C型小行星龙宫（Ryugu）的表层覆盖着低热惯性（可能孔隙度较高）的岩石。[Okada等人，2020，《自然》；Shimaki等人，2020，《伊卡洛斯》]。

通过对在可见光下不可见的夜侧进行成像，我们还能够创建一个完整的形状模型。

局部热成像揭示了各个岩石碎片和岩块的热物理特性，因此发现了高温和低温区域[Okada等人，《自然》2020；Sakatani等人，《自然·天文学》2021]，甚至检测到了10厘米大小的目标标记，这些信息涉及表层的特征地形。

新开发的TIRI与TIR相比提高了灵敏度和分辨率，并且增加了多波长光谱学功能，这将使其在行星科学和行星防御方面做出重要贡献，特别是在理解迪迪莫斯（Didymos）双小行星系统的物理特性和形成过程方面。

TIRI's Goal

参考来源

• Hera-Mission-JAXA